摩擦力的方向------與滑動方向相反或與外力作用方向相反
摩擦作用是因外力作用引起的,因此,要根據外力作用的方式來判別:
一。滑動或有滑動趨勢時的摩擦力方向--------與滑動方向相反或與外力作用方向相反。
二。滾動時的摩擦力--------1。以轉動中心為平衡中心來判別時,外力作用線通過轉動中心時摩擦力 的方向與滾動方向相反;外力作用為力矩或力偶時摩擦力的方向與滾動方向相同。
2。以滾動瞬心為平衡中心來判別時,外力作用為力矩時摩擦力的方向與滾動方向相反;外力作用為力偶時摩擦力的方向與滾動方向相同。
3。滾動是平動和轉動的復合運動,因此,按復合方式來判別時,由平動作用引起的摩擦力的方向與滾動方向相反;由轉動作用引起的摩擦力的方向與滾動方向相同。
注:上述判別可以逆向應用。
在日常生活中我們能經常接觸到摩擦力。例如,拿在手中的瓶子、毛筆不會滑落,就是靜摩擦力作用的結果;在生產技術中的應用也很多。例如,皮帶運輸機就是靠貨物和傳送皮帶之間的靜摩擦力來傳遞貨物的。下邊說一下兩個常見的物理現象:
1。人的行走
人的行走相當于多邊形體的滾動,步幅的一半相當于滾阻力臂。
人的行走與人坐在輪椅運動類似,輪緣相當于多邊形的邊,胯關節相當于輪軸,腿相當于輪輻,腳相當于多邊形邊的端點。不過,各輪只有一個(真的)輪輻。但,只要速度適當地話,兩替著地,還是可以演繹出多輪輻效果。
問題是,兩腿上下輪轉是很費力的。因此,設計者改從下邊前移,但因腿輻僵直,無法從下邊通過。為此作出膝關節和踝關節,從而顯現出現在人行走的樣子。
人行走的動力是人的意志施加于腳掌的有機力矩,胯關節為力矩矩心;腳掌為滾動瞬心。阻力是人體體重與步幅一半的乘積。不難看出,使胯關節和腳掌連線與地面垂直或使身體前傾,可以減小阻力或變阻力為動力。尤其是奔跑時,顯得尤為明顯。
腳掌與地面在圓周力作用下會產生摩擦,它是由體重作用引起的。可以知道,沒有摩擦,寸步難行。
根據摩擦力的方向可以判定, 人的行走是轉動(力矩)效應引起的滾動。顯然,被人推著走時摩擦力的方向向后,是平動效應引起的滾動。
2。自行車的運動
自行車后輪是通過鏈條傳遞的轉動力矩產生的滾動,該作用力又叫牽引力.自行車后輪是由轉動作用引起的滾動,與地面接觸點的作用力方向向后(與滾動方向相反).因此,靜磨擦力的方向與滾動方向相同;前輪是通過前軸傳遞的平動作用力產生的滾動,其與地面接觸點的作用力方向向前.因此,靜磨擦力的方向向后.
當不蹬車的時候,因慣性作用,倆輪仍保持原來的運動狀態,摩擦作用方式不變。例如:將后輪離開地面,搖動腳蹬,使后輪旋轉,再使其與地面接觸,自行車會向前運動。(這個運動就相當于慣性滾動).你會發現,輪下的灰塵或小沙粒被拋向后,即輪對地面有一個向后的作用力。因此,地面對輪的作用力(磨擦力)方向仍向前。
剎車時,主動輪(后輪)因阻力矩作用增大而減速,但摩擦作用方式沒有變;不過,若主動輪處在包死狀態,由于慣性使自行車繼續運動時,主動輪與地面的摩擦屬滑動摩擦,前輪仍是靜摩擦。